科學(xué)家們?cè)谒巧嫌^察到奇特的巖石成分差異，這可能是由一個(gè)巨大的巖漿洋形成的。隨著時(shí)間的推移，這個(gè)巖漿洋逐漸冷卻并形成不同成分的結(jié)晶。
北京時(shí)間3月8日消息，據(jù)美國(guó)麻省理工學(xué)院網(wǎng)站報(bào)道，通過(guò)對(duì)水星表面進(jìn)行分析，科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)可以大致重現(xiàn)水星在過(guò)去數(shù)十億年間的地質(zhì)歷史。日前，借助對(duì)水星地表巖石化學(xué)成分的分析，美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們提出，水星表面在45億年前這顆行星形成之后不久可能曾經(jīng)擁有一個(gè)巨大的巖漿洋。
科學(xué)家們分析了美國(guó)宇航局信使號(hào)探測(cè)器的數(shù)據(jù)，該探測(cè)器自從2011年3月份以來(lái)一直在水星軌道上運(yùn)行。當(dāng)年晚些時(shí)候，科學(xué)家們對(duì)信使號(hào)獲取的X射線熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并發(fā)現(xiàn)水星地表存在兩類成分差異極大的巖石成分。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)便引出了這樣一個(gè)問(wèn)題：究竟是何種地質(zhì)過(guò)程可以導(dǎo)致出現(xiàn)如此顯著的成分差異？
為了回答這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究小組利用探測(cè)器獲取的成分?jǐn)?shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)室中配制合成了這兩種巖石類型，并將這兩類合成巖石至于高溫高壓環(huán)境下模擬經(jīng)歷各種不同的地質(zhì)過(guò)程。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)只有一種機(jī)制可以解釋所觀察到的現(xiàn)象，那就是曾經(jīng)有一個(gè)巨大的巖漿洋，這個(gè)巖漿洋形成了兩層不同的結(jié)晶層并逐漸冷凝，隨后又再次熔化成為巖漿并噴出到了水星地表。
蒂莫西·格羅夫(Timothy Grove)是美國(guó)麻省理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)教授，他說(shuō)：“水星上的這件事讓人感覺有趣的一點(diǎn)在于，它并不是昨天才發(fā)生的。事實(shí)上水星的地殼至少已經(jīng)有40億年歷史，因此這個(gè)巖漿洋實(shí)際上是一個(gè)極為古老的產(chǎn)物。”
格羅夫和博士后研究生貝納德·查理(Bernard Charlier)以及麻省理工學(xué)院地球物理學(xué)及行星科學(xué)教授瑪利亞·祖伯爾(Maria Zuber)共同合作完成了這項(xiàng)研究，并將結(jié)果發(fā)表在了近期出版的《地球和行星科學(xué)通報(bào)》上。
復(fù)制水星巖石
信使號(hào)探測(cè)器進(jìn)入水星軌道時(shí)正值太陽(yáng)耀斑爆發(fā)，作為距離太陽(yáng)最近的行星，水星暴露于太陽(yáng)的狂轟濫炸之中。這樣的后果是其地表的巖石會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的熒光光譜，科學(xué)家使用X射線光譜儀便可以對(duì)此進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果可以幫助確定這些地表物質(zhì)的化學(xué)組成情況。
在信使號(hào)圍繞水星軌道運(yùn)行期間，其搭載的X射線光譜儀對(duì)水星地表物質(zhì)發(fā)出的X射線輻射進(jìn)行了測(cè)量。2011年9月，信使號(hào)科學(xué)團(tuán)隊(duì)在這些波譜中識(shí)別出一些峰，每一個(gè)波峰都代表一種巖石化學(xué)成分元素。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們識(shí)別出水星地表兩種主要的巖石類型。
格羅夫，查理和祖伯爾于是開始設(shè)法弄清形成這種成分差異的原因。他們首先依據(jù)這些化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)反演出組成巖石的可能物質(zhì)，如氧化鎂，二氧化硅以及氧化鋁。最后，他們得到的結(jié)果用格羅夫的話來(lái)說(shuō)就是“很多氧化物”。隨后，研制小組便根據(jù)數(shù)據(jù)反映出的這些物質(zhì)的成分比例在實(shí)驗(yàn)室中配制模擬巖石樣品。格羅夫表示：“我們按照比例配制巖石樣品，這樣我們便獲得了與水星地表成分相同的模擬巖石。”
熔體中的結(jié)晶
隨后，研究組將這些配制好的巖石樣品放入高溫爐中熔化，先升溫然后再降溫，以便模擬水星上導(dǎo)致結(jié)晶過(guò)程發(fā)生的地質(zhì)過(guò)程，以及最終形成的巖石產(chǎn)物。格羅夫表示：“你可以想象會(huì)發(fā)生些什么。隨著熔化的巖石逐漸冷卻，結(jié)晶過(guò)程開始，剩余的巖漿中的成分此時(shí)已經(jīng)發(fā)生變化。”